教学单元5-车刀

金属切削加工与刀具教学单元5：车刀及其选用本章主要内容车刀分类焊接式车刀机夹式车刀可转位车刀成形车刀5.1车削加工任务引入一、车床的分类及结构按用途和结构的不同，主要分为：卧式车床或落地车床立式车床转塔车床自动车床和半自动车床仿形车床专门化车床车床的型号主参数代号（最大车削直径的1/10，40表示400mm）CA614A0重大改进序号（如A表示第一次改进）机床类别代号（C表示车床类）机床组别代号（如6表示落地及卧式车床）机床型别代号（如1表示卧式车床型）通用特性、结构特性代号（如A即为结构特性代号）CA6140卧式车床的结构床头箱卡盘刀架尾座床身溜板箱光杠丝杠床腿进给箱二、车削加工的特点加工精度一般为IT11~IT7，甚至可达IT6，表面粗糙度Ra可达12.5~0.8μm易确保轴类、盘类、套类等零件各表面的位置精度适用于有色金属零件的精加工切削过程比较平稳刀具简单三、车削加工范围四、工件在车床上的装夹利用车床附件三爪卡盘四爪卡盘双顶尖前卡盘、后顶尖花盘中心架、跟刀架利用芯轴

—锥形芯轴

—夹顶式心轴

—弹簧夹头和心轴筒夹式夹紧结构

—波纹套定心心轴

—液性塑料心轴5.2车刀（a）直头外圆车刀：车削外圆、端面、倒棱（b）弯头外圆车刀：车削外圆、端面、倒棱（c）偏刀（90°外圆车刀、端面车刀）：车阶梯轴、轴肩、端面、细长轴（d）切槽或切断刀：切槽、切断，刚性强度差（e）镗孔刀:车内孔（f）螺纹车刀:车螺纹（g）成形车刀：车各种成形表面车刀按种类和用途分车刀按其结构可分为：整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀。高速钢刀具一般制成整体式；硬质合金刀具一般制成焊接式、机夹式和可转位式。名称特点适用场合整体式用整体高速钢制造，刃口可磨得较锋利小型车床或加工有色金属焊接式焊接硬质合金或高速钢刀片，结构紧凑，使用灵活各类车刀特别是小刀具机夹式避免了焊接产生的应力、裂纹等缺陷，刀杆利用率高，刀片可集中刃磨获得所需参数，使用灵活方便外圆、端面、镗孔、切断、螺纹车刀等可转位式避免了焊接刀的缺点，刀片可快换转位，生产率高，断屑稳定，可使用涂层刀片大中型车床加工外圆、端面、镗孔，特别适于自动线、数控机床5.2.1焊接车刀一、焊接车刀特点由一定形状的刀片和刀杆通过钎焊连接而成。刀片一般选用硬质合金，刀体材料一般选用中碳钢。优点：结构简单紧凑，制造使用方便，刀具刚度好，抗振性强，硬质合金可以充分利用。缺点：刃磨取决于工人的技术水平；刀片磨完或损坏后，刀杆不能重复使用，比较浪费；当焊接工艺不合理时，会使刀片产生裂纹。二、焊接车刀结构组成及选择

1.车刀刀杆截面形状及选择车刀型式分直头与弯头两大类。直头车刀简单，便于制造。弯头车刀通用性广，既能车外圆又能车端面，最典型的是45°弯头车刀。刀柄截面形状为矩形或方形，一般选用矩形，高度h按机床中心高选择，如下表所示。刀柄的长度一般为其高度的6倍。机床中心高/mm105180～200260～300350～400方刀柄断面H²/mm16²20²25²30²矩形刀断面（B/mm）×（H/mm）12×2016×2520×3025×40切断车刀工作部分的长度需大于工件的半径。内孔车刀用的刀柄，其工作部分截形一般作成圆形，长度需大于工件孔深。螺纹车刀或成形车刀，因工作切削刃较长，可选用特殊的弹性刀柄，以防止切削时扎刀。

2.硬质合金刀片及选择

刀片牌号指切削部分的刀具材料，一般根据工件材料选择刀片牌号刀片型号指刀片形状和规格尺寸（GB5244-85和GB5245-85）刀片形状主要根据车刀用途和主偏角选择。刀片型号由一个字母和三个数字组成。第一个字母和第一位数字表示刀片形状，后两位数字表示刀片的主要尺寸，比如A208。我国目前将硬质合金刀片分A、B、C、D、E五类。

刀片长度l尺寸主要根据背吃刀量决定。外圆车刀一般应使参加工作的切削刃长度不超过刀片长度的60%～70%。刀片宽度t在切削空间允许时可选择宽一些，以增大支撑面和重磨次数。刀片厚度s主要取决于切削力的大小。对于切断刀和切槽刀，刀宽可按估算。3.刀槽形状及选择

刀槽形状应根据车刀类型、刀片型号选择。刀槽形状的选择原则：在保证焊接强度前提下，尽量减少焊接面数及焊接面面积。目的在于尽量减小焊接应力。4.工艺

钎焊（气焰焊、高频焊、电接触焊）名称简图特点适用刀具配用刀片开口槽制造简单，焊接面最少，刀具应力小外圆刀、弯头刀、切槽刀A1、C3、C4、B1、B2半封闭槽夹持刀片较牢固，焊接面大，容易产生焊接应力90°外圆车刀、内孔车刀A2、A3、A4、A5、A6、B3、D1封闭槽夹持刀片牢固，焊接应力大，易产生裂纹螺纹刀、精车刀C1嵌入槽用于底面积较小的刀片，增加焊接面，提高结合强度切断刀切槽刀A1、C3V形槽燕尾槽为便于刃磨，要使刀片露出刀槽0.5~1mm。一般取刀槽前角，刀片在刀槽中的安放位置如图所示。刀杆后角要比刀片后角大2°~4°，以便刃磨刀片，提高刃磨质量三、车刀安装车刀不能伸出刀架太长，应尽可能伸出的短些。一般车刀伸出的长度为刀杆厚度的1~1.5倍。车刀刀尖的高低应对准工件的中心。车刀安装得过高或过低都会引起车刀角度的变化而影响切削。根据经验，粗车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍高一些；精车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍低一些，一般不能超过工件直径的1％。装车刀用的垫片要平整，尽可能地减少片数，一般只用2-3片。车刀装上后，要紧固刀架螺钉，一般要紧固两个螺钉。紧固时，应轮换逐个拧紧。同时要注意，一定要使用专用扳手，不允许再加套管等，以免使螺钉受力过大而损伤。刀尖对中心的方法使用活顶尖对中心利用机床中心高数据，使用直尺对中心工件端面划线对中心5.2.2机夹车刀一、机夹车刀的特点用机械方法定位、夹紧刀片，通过刀片体外刃磨与安装倾斜后，综合形成刀具角度的车刀优点：刀片无需高温焊接；刀具使用寿命长，生产率高；刀杆可重复使用，废刀片可回收再制，经济效益高；刀片可以重磨；刀片压板的端部，可起断屑器作用缺点：刃磨时仍有热应力存在；切削性能取决于刃磨技术水平；刀杆制造复杂常用于切断车刀、切槽车刀、螺纹车刀等（详见GB10953-89至GB10955-89）二、机夹车刀的结构上压式自锁式弹性压紧式上压式车刀实物照片

上压式切断车刀和内、外螺纹车刀ａ）切断车刀ｂ）外螺纹车刀ｃ）内螺纹车刀小结车削特点、工艺范围、工件装夹方式车刀分类焊接式特点、车刀刀片选择、刀槽形式的选择机夹式车刀特点、夹固方式刀片上的标记断屑槽代号应用范围刀尖半径英制公制来源于ISO工程制图表面光洁度符号粗加工中等加工精加工超精加工MPF-精加工M-中等加工R-粗加工U-通用加工N-负前角P-正前角S-锋利刃W-修光刃H–重加工英制：2代表2/64in.＝1/32in.＝0.79mm公制：08代表0.8mm可转位车刀由刀片、刀垫、刀柄及夹紧元件等组成，如图所示。

1-刀片2-刀垫

3-卡簧4-杠杆

5-弹簧6-螺丝

7-刀柄

5.2.3可转位车刀一、可转位车刀特点

当一面磨损后可转位用另一面，不用换刀可避免焊接、刃磨引起的热应力刀片上压制出断屑槽，周边精磨，刃口可转位换刃，不需重磨刀片可涂层，提高使用性能，并已标准化通用性较差二、可转位刀片型号可转位车刀的选用包括刀片型号和夹紧方式的选用硬质合金可转位刀片已有国家标准(GB2076—2007)，其型号由按一定顺序排列的、代表给定意义的九位英文字母和数字代号组成。九位代号不一定全用，但至少要有七位，后两位在必要时才用更详细的说明可参见国家标准GB2076—2007《切削刀具用可转位刀片型号表示规则》

号位123456789表达特性刀片形状法向后角精度等级刀片有无断屑槽和中心孔切削刃长度刀片厚度刀尖圆弧半径刃口形式切削方向表达方法每个号位用一个英文字母两位阿拉伯数字（所表示参数的整数部分，不够两位的前面加0）两位阿拉伯数字（舍去小数点后的参数）一个英文字母举例T三角形A30°M中等N无断屑槽和中心固定孔1515mm066mm121.2mmF锋刃R右切1、刀片形状

刀片形状常用的有三角形、偏8°三角形、凸三角形、正方形、五角形和圆形等。刀片的边数多，则刀尖角大，刀片的强度和散热条件好，利用率高；但切削刃长度变短，允许的ap就越小。选择刀片形状时要考虑被加工零件形状、工序性质、刀片利用率等因素三角形刀片用于90°外圆车刀、90°端面车刀、内孔镗刀；为了增强刀尖强度，可以选择偏8°或凸三角形刀片正方形刀片适于主偏角为45°、60°、75°的各种外圆车刀、端面车刀和内孔镗刀五边形、六边形、八边形刀片使用不如三角形和正方形刀片广泛圆形、平行四边形和菱形刀片，主要用于仿形车和数控加工2.精度等级可转位刀片的内切圆直径d、刀尖位置m和刀片厚度S（图5-1）为刀片的基本参数。车削用刀片的精度等级可分精密级（G）、中等级（M）和普通级（U）三种，各基本参数的公差值见表5-1。3.断屑槽形状和几何参数刀片的前刀面作出的断屑槽形状和几何参数，见表5-2。图5-1刀片的基本参数表5-1刀片精度表5-2刀片断屑槽形式及几何角度（续）（续）三、可转位车刀几何角度的计算刀具角度的刀片装配到具有一定刀槽角度的刀杆上综合形成的刀片角度是以刀片底面为基准度量的，安装到车刀上相当于法平面系角度刀槽角度以刀柄底面为基面度量，相当于正交平面参考系角度

在使用可转位车刀时，选定的刀片角度和刀槽角度后，必须对所选刀片安装在刀杆上所形成的综合刀具角度进行验算，确定其是否合理。验算的公式如下：

四、可转位车刀夹紧结构的选择图

可转位刀片夹紧结构a)杠杆式b)杠销式c)斜楔式d)上压式e)偏心式

夹紧结构的要求：夹紧可靠重复定位精确结构简单夹紧元件不妨碍切屑流出名称主要特点杠杆式定位精度高，调节余量大，夹紧可靠，拆卸方便。卧式车床、数控车床均能使用楔钩式是楔压和上压的组合式。夹紧可靠，装卸方便。重复定位精度低。适用于普通车床断续切削车刀楔销式刀片尺寸变化较大时也可夹紧。装卸方便。重复定位精度低，适用于卧式车床进行连续车削车刀偏心式结构简单，操作方便，但不能双边定位，适用于连续平稳切削场合上压式夹紧元件小，夹紧可靠，装卸容易，排屑受一定影响。卧式车床、数控车床均能使用爪式上压式是楔压和上压的组合式。夹紧可靠，装卸方便重复定位精度高。用于数控车床用的车刀螺销上压式是偏心和上压式的组合式。螺销旋入时上端圆柱将刀片推向定位面，压板从上面压紧刀片，夹紧可靠，重复定位精度高。用于数控车床用的车刀压孔式结构简单，零件少。定位精度高，容屑空间大。对螺钉质量要求高。适用于数控车床上使用的内孔车刀和仿形车刀小结可转位车刀特点可转位车刀刀片选择可转位车刀几何角度可转位车刀夹紧机构根据工件形状和尺寸专门设计切削刃的车刀效率高加工质量稳定刃磨方便，寿命长操作简单刀具制造成本高作用切削刃较长，要求工艺系统刚性高成形车削时，选择较低的vc和vf，且浇注充分的切削液5.4.2成形车刀

一、成形车刀加工特点

二、成形车刀的种类与用途1.径向进给成形车刀平体成形车刀：结构简单，使用方便，但重磨次数少，使用寿命短。常用于加工宽度较小，简单的外成形表面，如车螺纹、车圆弧和铲齿等棱体成形车刀：刀刃强度、散热条件好，加工精度高，可重磨次数多，且刀体的刚性高，制造较难。用于加工各种较大直径的外成形表面和锥面圆体成形车刀：刀体磨出容屑缺口和前刀面，并且带安装孔。重磨次数最多，制造容易，加工精度稍低。可加工零件上各种小尺寸的内、外成形表面2.切向进给成形车刀3.斜向进给成形车刀成形车刀的进给方向不垂直于工件轴线，用于切削直角台阶表面时能形成较合理的后角及偏角切削过程比较平稳，但生产率低。适宜于加工细长、刚性较差且廓形深度差别小的外成形表面三、成形车刀的前角和后角

根据径向成形车刀工作时相对于工件的安装位置，其前、后角应在假定工作（进给）平面内度量。

图5-20成形车刀的前角和后角a)棱形刀b)圆形刀1.棱体成形车刀（图5-20a）棱体成形车刀的后刀面是成形棱形柱面，前刀面是平面。制造时，后刀面与燕尾基面K-K平行，而前刀面则与K-K呈倾角(γf+αf)。切削时，将后刀面安装出αf角。这样，就形成了前角γf和后角αf。当制造和重磨成形刀前刀面时，就需用βf=90°-(γf+αf)来控制。γf

和αf值可分别按表5-3及表5-4选取2.圆体成形车刀（图5-20b）将圆体成形车刀的前刀面刃磨出γf，后刀面是成形回转面表5-3成形车刀的前角γf

表5-4成形车刀的后角αf四、成形车刀的装夹与刃磨（一）成形车刀的装夹

棱体成形车刀是以燕尾作为定位基准，配装在刀夹的燕尾槽内。